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中国2200年前兵马俑的兵器为何不会生锈?新研究解开秦朝黑科技之谜

兵马俑的任务在于侍奉死后的秦始皇。 PHOTOGRAPH BY IRA BLOCK, NAT GEO IMAGE COLLECTION

兵马俑的任务在于侍奉死后的秦始皇。 PHOTOGRAPH BY IRA BLOCK, NAT GEO IMAGE COLLECTION

学者相信铬涂层在过去两千多年岁月,保护青铜兵器免于锈蚀。 PHOTOGRAPH BY O. LOUIS MAZZATENTA, NAT GEO IMAGE CO

学者相信铬涂层在过去两千多年岁月,保护青铜兵器免于锈蚀。 PHOTOGRAPH BY O. LOUIS MAZZATENTA, NAT GEO IMAGE COLLECTION

(36500365uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:JEN PINKOWSKI 编译:石颐珊):40年来,学者相信2200年前的兵马俑青铜兵器之所以能保存完好,是因为镀有铬。 新研究指出:并非如此。

如果你家浴室的水龙头闪耀如银,那大概是镀了铬。 这种防锈技术的实验始于19世纪的欧洲。 然而40年来,关于此技术的起源,学术圈与媒体之间却流传着另一套论述:镀铬技术发明于公元前3世纪的中国,当时秦国工匠以此保护秦始皇陵墓中的兵马俑青铜兵器免于锈蚀。 位于西安的秦始皇帝陵博物院,甚至为这套理论立了一块解说碑。

这套论述可以追溯至1970年代,也就是首度发现这座世界遗产的时间。 早期发掘报告指出,这些2200年前的青铜兵器之所以保存如此完善,可能是因为表面经过处理;中国科学家使用当时堪称创举的元素分布状态分析(compositional mapping),在一小批兵器上找到一层铬。 学者认为这些兵器可能浸泡过氧化铬溶液,这种防锈技术称作转化铬酸盐膜(chromate conversion coating),和现代使用铬金属的电镀铬技术有所不同。

无论是化学转化膜或是电镀膜,在超过2000年前的秦朝皆属创举。 然而,根据《科学报告》(Scientific Reports)期刊4月初刊登的一篇论文,两种都没有用在兵马俑兵器上。

没有镀铬,那到底是什么?

来自伦敦大学学院和秦始皇帝陵博物院的研究人员,分析了464件青铜箭簇、刃茎、刃箍、剑身、剑饰与弩机,他们使用的工具是扫描式电子显微镜-能量散布分析仪(SEM-EDS),前者是能显现金属表面与结构的高倍显微镜, 后者则是用以揭示化学成分的携带型X光荧光分析仪。
由于分析的样本数量够多,研究团队能够辨别铬出现在哪些地方。

兵器上的铬常见于金属和木制或竹制的手柄、箭杆、剑饰与系带等物接触的部位,这些木制与竹制品原先应该有以生漆打底,再涂上色漆。 青铜对象保存最完善的部位则通常找不到铬。 进一步的分析显示,其实生漆才是早期研究中测得的铬元素来源。

遗址土壤的研究结果提供了更多线索:当地黄土呈碱性且相当细密,因此限制了空气流动与有机质增长,使得金属对象能够长期稳定保存。

结论是? 铬元素来自生漆,而保存条件要归功于黄土。

环境对了,金属不坏

中国青铜工艺的修复专家汤玛士. 齐思(W. Thomas Chase)说:「团队以杰出的成果反证了镀铬理论,并且提出另一种可信的解释。 」他补充,这篇研究对于金属、生漆与土壤等多种物质的分析「正是了解金属遗物的长期腐蚀与保存所切确需要的知识。 」

波士顿大学亚洲研究中心(Center for the Study of Asia)副主任慕容捷(Robert Murowchick)说,这么久以来人们都接受原本的铬理论,是因其合理。 「认为秦代工坊会为了防止锈蚀,而刻意对青铜器进行铬处理,这种猜想并不是什么疯狂的想法。 」

「这对学者和大众而言都是引人注目的解释,」慕容捷说明他的观察:「因为这和早期中国史家描述的故事相符:秦始皇对于长生不老丹药的追寻或许已近痴狂。 」

现任教于剑桥大学的研究第一作者马可仕. 马蒂侬-托雷斯(Marcos Martinón-Torres)坦承,他也对研究发现感到惊讶,他说1970年代的研究「非常有说服力。 他们在实验中做出了复制品,也排除了其他假说,我本来确实倾向相信他们是对的。 」




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